1、包裝機(jī)械概論課程作業(yè)（二）軟管充填封合工藝 班級： 包裝1201 姓名： 學(xué)號： - 1 -目 錄摘要、關(guān)鍵詞10 引言11 概述12 軟管-充填-封合工藝原理12.1 軟管設(shè)計(jì)的原理12.2 軟管充填的原理12.3 軟管封合的原理22.4 軟管充填封合的整個(gè)工藝過程33 軟管充填封合工藝機(jī)械設(shè)備43.1 機(jī)械設(shè)備的組成43.2 機(jī)械設(shè)備的工作原理53.3 機(jī)械設(shè)備的特點(diǎn)53.4 機(jī)械設(shè)備在實(shí)際中的應(yīng)用情況64 結(jié)語6參考文獻(xiàn)7- 2 -軟管-充填-封合工藝王禮銀（江南大學(xué)，江蘇無錫 214122）摘要：為了解軟管-充填-封合工藝，通過網(wǎng)上搜集數(shù)據(jù)資料，圍繞軟管-充填-封合的工藝過程、特點(diǎn)、軟

2、管-充填-封合技術(shù)對應(yīng)的多功能包裝設(shè)備和機(jī)械的工作原理等幾個(gè)方面，較全面地介紹了軟管-充填-封合工藝原理及其設(shè)備。關(guān)鍵詞： 軟管；充填；封合；工藝過程；機(jī)械設(shè)備0 引言隨著經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展、人民生活水平的不斷改善，人們的消費(fèi)水平也在不斷提高，對商品的包裝審美水平不斷得到提升，如今商品包裝開始從保護(hù)商品發(fā)展成為宣傳商品的重要途徑。包裝機(jī)械對包裝市場的發(fā)展具有十分重要的地位，同時(shí)也對國民經(jīng)濟(jì)影響作用越來越大。本文以軟管-充填-封合工藝為例，介紹其成型充填封合技術(shù)的工藝過程和特點(diǎn)，并著重闡述這種成型充填封合技術(shù)對應(yīng)的多功能包裝設(shè)備與機(jī)械的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。1 概述軟管，是由軟質(zhì)材料加工制作而成，即用

3、塑料性材料制作成的圓柱形容器，在頭部制成管肩和管嘴，尾部折合焊封或壓封，擠壓管壁時(shí)，內(nèi)部的填充物由管嘴擠出，具有使用方便、便于計(jì)量、保持品質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)。軟管廣泛應(yīng)用于日用化工、醫(yī)藥等行業(yè)粘稠產(chǎn)品(如各種外用軟膏、皮鞋油、顏料、牙膏、化妝品等)的包裝，近些年來，半流體食品包裝也開始應(yīng)用軟管形式的包裝1。軟管作為用于生活用品的包裝，外形美觀、安全衛(wèi)生，且使用方便，包裝結(jié)構(gòu)性能優(yōu)越。自軟管研發(fā)上市以來深受消費(fèi)者喜愛。軟管灌裝充填多功能包裝機(jī)械近年來得到了很大的發(fā)展，目前，國內(nèi)外灌裝充填封口機(jī)的發(fā)展趨勢為:高產(chǎn)量、高速度、多功能、技術(shù)含量高、可靠性高2。2 軟管-充填-封合工藝原理2.1 軟管設(shè)計(jì)的原理軟

4、管是用軟質(zhì)塑料性材料或金屬鋁材料制成的圓柱形容器，頭部形成管肩和管嘴，尾部密封，擠壓管壁時(shí)，內(nèi)裝物由管嘴擠出，可用作液體飲料的包裝容器。科學(xué)和合理的規(guī)格設(shè)計(jì)應(yīng)該恰好能使軟管容納預(yù)設(shè)定量體積的或重量的膏體，既不能因?yàn)檐浌茉O(shè)計(jì)得過大，而造成不必要的材料浪費(fèi)，導(dǎo)致產(chǎn)品成本的升高，也不能因?yàn)檐浌茉O(shè)計(jì)得過小而造成尾部折合處拖有膏體，從而影響產(chǎn)品焊接、外觀等。同時(shí)，軟管在灌裝膏體后的成品還應(yīng)該具有良好的外觀造型，確保產(chǎn)品外形具有美感從而達(dá)到吸引消費(fèi)者的目的3。軟管的設(shè)計(jì)還應(yīng)考慮到在填充及封合過程中的調(diào)整與定位，調(diào)整與定位裝置可通過光電裝置或排作進(jìn)行，在使用光電調(diào)整裝置，必須在軟管的設(shè)計(jì)上必須印有一個(gè)調(diào)整標(biāo)

5、記，標(biāo)記應(yīng)該與管體本身的顏色對比度應(yīng)盡量鮮明，標(biāo)記一般位于軟管的后側(cè)4。標(biāo)記保證了識標(biāo)定位，方便了軟管在灌裝和封尾過程中的精準(zhǔn)定位。2.2 軟管充填的原理軟管一般用來承裝低粘度或者粘度稍大的產(chǎn)品，所以軟管充填又可以稱為軟管灌裝，由于被充填進(jìn)入軟管的產(chǎn)品種類繁多，且一般粘度較大，所以軟管充填機(jī)采用容積式柱塞泵充填機(jī)，利用容積式柱塞泵裝置進(jìn)行高精度計(jì)量。這種容積式柱塞泵充填機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，利用泵體容積計(jì)量,計(jì)量準(zhǔn)確，可通過調(diào)節(jié)活塞行程來調(diào)節(jié)灌裝量的大小，操作方便，適用于化妝品的粘稠物料灌裝。在軟管的填充、灌裝過程中，避免空氣的混入最為重要，我們應(yīng)采用封閉式灌裝，這有利于保證液料清潔、不變質(zhì)，其工作機(jī)理

6、如圖1所示，當(dāng)管托上裝有軟管且該灌嘴處灌裝區(qū)時(shí)，灌裝池、灌裝閥、軟管、匯集池、儲液池就構(gòu)成一個(gè)灌裝回路。灌裝池中帶灌裝液體在壓力差的作用下，流經(jīng)灌裝閥、灌裝口注入到軟管內(nèi)，軟管中原有的空氣則從溢流口中排出，經(jīng)過匯集池排入儲液池內(nèi)，空氣進(jìn)而從儲液池中冒出。而當(dāng)液體即將灌滿時(shí)，灌嘴及軟管轉(zhuǎn)至升灌嘴區(qū)時(shí)，自動關(guān)閉灌裝閥，同時(shí)密封解除，灌裝結(jié)束，灌裝口和溢流口內(nèi)殘留的液體在大氣壓作用下仍停留在灌裝口和溢流口內(nèi)。灌裝的液位由位于軟管上部溢流口的位置決定。若在灌裝區(qū)某一管托上沒有軟管，控制器會使該管托和灌嘴對應(yīng)的灌裝閥處于關(guān)閉狀態(tài)，這樣回路就會被切斷而不灌裝5。這種切斷技術(shù)有利于充填機(jī)在灌裝產(chǎn)品時(shí)防止回吸

7、，以防每一次計(jì)量完畢時(shí)產(chǎn)品流涎或滴漏。圖1：灌裝工作機(jī)理圖2.3 軟管封合的原理軟管封合又稱軟管封尾，一般金屬軟管可以使用封口材料，通過滾壓金屬蓋子使容器封邊相互卷曲勾合來封閉軟管容器。還可采用粘結(jié)劑、縫線、金屬釘?shù)确饪谳o助材料，對包裝容器進(jìn)行封尾。然而現(xiàn)在大多數(shù)塑料和復(fù)合材料軟管包裝產(chǎn)品不使用封口材料，采用熱封合的方法利用熱塑性塑料的性能特點(diǎn)，封閉包裝容器。現(xiàn)在大部分制藥、化妝品等行業(yè)采用這種軟管封尾來提升產(chǎn)品包裝的方便性、安全性，降低價(jià)格。目前，大部分制藥、化妝品等行業(yè)使用的軟管為塑料管和復(fù)合材料管，塑料軟管和復(fù)合材料軟管的熱封需要加熱，常用的四種基本方法是熱輻射封口、熱夾板封口、高頻封口

8、和超聲波封口裝置，以及最新技術(shù)熱空氣封口法。圖2：熱空氣封口方法本文所選用的軟管包裝對象為化妝品，如脫毛膏、護(hù)手霜、染發(fā)劑、面霜等等，材質(zhì)為復(fù)合材料或者塑料，采用熱空氣封口法來進(jìn)行軟管封合。熱空氣進(jìn)入加熱裝置,通過加熱元件將其加熱至400左右。然后，熱空氣向上吹入，達(dá)到軟管尾端開口部位的內(nèi)表面，從軟管封口端的內(nèi)表面加熱管尾，采用抽風(fēng)機(jī)抽走熱空氣，同時(shí)防止外界與產(chǎn)品被充填接觸。這種封口裝置的管尾外部設(shè)計(jì)有冷卻水管，這個(gè)特殊設(shè)計(jì)的水冷噴咀可以防止熱量殘留在軟管內(nèi)，對管內(nèi)的產(chǎn)品質(zhì)量造成影響。這種熱空氣封口法的加熱系統(tǒng)還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)即不需要封管后的修整工序，節(jié)省能源，且封尾清潔平整。2.4 軟管充填封合

9、的整個(gè)工藝過程軟管包裝是采用容積式柱塞泵壓力計(jì)量充填、熱空氣封口法封口來實(shí)現(xiàn)的全自動軟管灌裝封尾。軟管充填封合的整個(gè)工藝過程和步驟如圖4所示，但是由于采用熱空氣封口法封尾，所以不需要封管后的修整工序。圖3：軟管包裝工藝過程 軟管充填封合工藝過程由下列工步組成:（1）自動上管：等待灌裝的軟管經(jīng)由自動提升裝置上提，然后使軟管整齊前后單排排列在大容量的軟管上料架上，再經(jīng)自動上管裝置把軟管旋轉(zhuǎn)90，由水平位置旋轉(zhuǎn)為垂直位置，然后逐一自動插入到定位管座內(nèi)，接著定位管座會帶著插入后的軟管一起轉(zhuǎn)動，進(jìn)行接下來的找標(biāo)等流程6。（2）光電識標(biāo)對管：當(dāng)定位管座帶隨著插入的軟管一起轉(zhuǎn)動到一定位置時(shí)，安裝在底下的氣缸

10、將一個(gè)裝有撥盤的小電機(jī)頂起，撥盤同時(shí)托起管座和軟管緩緩旋轉(zhuǎn)，處于上方的光電開關(guān)進(jìn)行掃描，軟管上的色標(biāo)被掃描到時(shí)，就發(fā)出指令停止旋轉(zhuǎn)并落回到原位，從而使每個(gè)軟管的色標(biāo)都朝著同一方向，從而實(shí)現(xiàn)的準(zhǔn)確定位。7。（3）灌裝：待軟管準(zhǔn)確地被送到灌裝工位時(shí)，容積式柱塞泵裝置便開始工作，利用泵體計(jì)量容積，打開注料轉(zhuǎn)閥，將被裝液料通過錐形料筒自動、定量地注入到間歇停留在灌裝工位上的空軟管內(nèi)。然后關(guān)閉灌裝閥，灌嘴在垂直方向上由下向上緩慢拔出軟管，完成灌裝。（4）封口：將已注好物料的軟管經(jīng)熱風(fēng)器將高壓熱空氣吹入管內(nèi)加熱軟管尾部內(nèi)壁，使管嘴受熱均勻后，通過平移壓齒號封口夾爪進(jìn)行封口壓齒，冷卻后完成封口。（5）噴編碼

11、：采用激光噴碼機(jī)自動將生產(chǎn)日期、生產(chǎn)批號等信息字碼打印在軟管尾部上。（6）落料：最后將軟管通過傳輸鏈輸送到落料工位，在自動出管機(jī)構(gòu)中利用楔形擋塊經(jīng)將成品推出,成品管依靠重力被自動送入機(jī)外的成品箱內(nèi)。3 軟管充填封合工藝機(jī)械設(shè)備3.1 機(jī)械設(shè)備的組成根據(jù)軟管包裝對象為化妝品的相關(guān)特性以及工藝要求，通過互聯(lián)網(wǎng)搜索符合該工藝要求的機(jī)械設(shè)備，選用160型全自動高速軟管灌裝封尾機(jī)，軟管灌裝封尾機(jī)是指將待裝入的膏狀物料灌入圓筒狀的PP軟管、金屬軟管、PE或復(fù)合軟管里，并能實(shí)現(xiàn)自動封尾的機(jī)械包裝加工設(shè)備8。一般由軟管供送定位裝置、物料計(jì)量灌裝裝置、封尾裝置、控制系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等。具體機(jī)械設(shè)備的組成有支架、自

12、動上管裝置、上料架、定位管座、轉(zhuǎn)盤、升降模板、主軸、料筒、注料轉(zhuǎn)閥、注料氣缸、加熱器、夾齒號機(jī)械手、灌裝系統(tǒng)、自動送管裝置、自動出管機(jī)構(gòu)、灌裝容量調(diào)節(jié)手柄、傳動系統(tǒng)、電器柜、觸摸屏等零部件。圖4：160型全自動高速軟管灌裝封尾機(jī)3.2 機(jī)械設(shè)備的工作原理160型全自動高速軟管灌裝封尾機(jī)的工作原理是采用容積式柱塞壓力計(jì)量灌裝、熱空氣式封口實(shí)現(xiàn)灌裝物的全自動灌裝封尾。（1）采用PLC程序控制，將軟管容器放入儲存槽內(nèi)，通過軟管供送裝置自動上管，借助檢測器識標(biāo)定位，充填物料前上料機(jī)構(gòu)中的成品軟管通過特定機(jī)構(gòu)插入管座，接著壓管機(jī)構(gòu)使管座里的空管壓緊，保證同規(guī)格的軟管具有相同的水平位置，把管放置在管托上以

13、后，即對它們進(jìn)行吹氣或者抽氣處理，以除去內(nèi)部的灰塵和纖維屑等，完成對軟管內(nèi)部進(jìn)行清洗。（2）利用容積式柱塞泵裝置抽取規(guī)定體積的物料注料噴嘴深入軟管內(nèi)部，將物料灌入空管中進(jìn)行充填。圖5：160型全自動高速軟管灌裝封尾機(jī)展示圖（3）采用熱風(fēng)器對軟管尾部進(jìn)行加熱，封尾機(jī)構(gòu)夾扁尾部，通過平刀、折刀和花紋刀,直線型、圓弧形、波浪型的封尾形狀，通過水冷卻系統(tǒng)冷卻后，打印字碼，成品排出。 3.3 機(jī)械設(shè)備的特點(diǎn)160型全自動高速軟管灌裝封尾機(jī)在灌裝過程全封閉且全自動化，可完成塑料管及復(fù)合管的灌裝及內(nèi)加熱封尾，將灌裝、封口工藝相結(jié)合，工藝適應(yīng)范圍廣，適應(yīng)生產(chǎn)線的各種需要，是一類能夠完成自動灌裝及內(nèi)外加熱、封尾

14、、壓碼、切邊、成品退出等一系列工序的多功能包裝。 160型全自動高速軟管灌裝封尾機(jī)設(shè)備的特點(diǎn)有：1、 能夠自動將軟管壓入管模內(nèi)；2、 采用彈性、漲緊式管杯，保證封尾高度一致；3、 采用步進(jìn)驅(qū)動裝置系統(tǒng)使管杯自動旋轉(zhuǎn)并對色標(biāo)，可對除圓外的橢圓等異形管也實(shí)現(xiàn)自動對標(biāo)；4、 注料系統(tǒng)采用了機(jī)械傳動的方式，保證了裝量的穩(wěn)定性；5、 該機(jī)械采用原裝瑞士LEISTER熱風(fēng)器，管內(nèi)壁熱風(fēng)封尾，管外壁冷水循環(huán)冷卻。保證了封尾效果美觀；6、 通過裝備的風(fēng)機(jī)（臺灣產(chǎn)），能將加熱后產(chǎn)生的有害氣體排出室外，并在封尾后，配備風(fēng)冷系統(tǒng)，避免熱量傳導(dǎo)至膏體，保證膏體品質(zhì)不受影響；7、 該機(jī)械是采用PLC全自動控制，可視高清

15、的不銹鋼外框；在乳化機(jī)、灌裝機(jī)之間的連接時(shí)比較方便，而且大小管徑之間更換操作簡單明了；圖6：封尾形狀8、 灌裝封尾打批號集成于一機(jī)自動完成：具有自動上管、自動清潔、自動找標(biāo)、自動灌裝封尾功能、自動批號打印； 9、 上管吸附定位裝置,FESTO原裝真空發(fā)生器控制上管吸附定位裝置；歐姆龍倒置檢測光電管可準(zhǔn)確檢自動檢測倒置軟管；凸輪分度9。160型全自動高速軟管灌裝封尾機(jī)還可提供的選配裝置有:外置式制冷水機(jī)；夾層料桶保溫裝置；料桶內(nèi)部攪拌裝置；自動控制上料裝置（泵）；成品管輸出傳送裝置。封尾可提供直線型、圓弧形、波浪型等異形形狀。3.4 機(jī)械設(shè)備在實(shí)際中的應(yīng)用情況160型全自動高速軟管灌裝封尾機(jī)設(shè)備

16、主要參數(shù)如下表。該設(shè)備包裝材料的適用范圍為鋁管、鉛管，可為3折邊或者5折邊；塑料軟管，為軟管內(nèi)壁加熱；復(fù)合管、鋁塑管，為軟管外壁加熱。灌裝物料的適用范圍為油膏、乳膏、凝膠劑及粘度流體。項(xiàng)目特點(diǎn)和參數(shù)管子直徑（mm）15-60mm灌裝量(g)250 ml灌裝精度(%)99.5%生產(chǎn)能力(支/分鐘)80-120支/分主機(jī)功率(Kw2.2Kw電源380V 50Hz空氣壓力（Mpa）0.40.6Mpa外形尺寸（mm）2270mm960mm2100mm 圖表6：160型全自動高速軟管灌裝封尾機(jī)主要參數(shù)160型全自動高速軟管灌裝封尾機(jī)應(yīng)用于化妝品、輕工（日用化工）、制藥、食品等行業(yè)的塑管、鋁塑復(fù)合管灌裝封

17、尾。可將各種糊狀、膏狀、粘度流體等物料順利準(zhǔn)確地注入軟管中，并完成管內(nèi)熱風(fēng)加熱、封尾和打批號、生產(chǎn)日期等。制出成品的封尾形式有直線型、波浪形、T形沖孔等異形封尾，封尾外觀漂亮、整齊、牢固、衛(wèi)生。該設(shè)備采用優(yōu)質(zhì)不銹鋼制作，可使用塑料管和復(fù)合管作為包裝材料的物料，是化妝品行業(yè)，藥業(yè)、膠粘劑行業(yè)、鞋油行業(yè)等其它行業(yè)產(chǎn)品選以軟管為包裝容器選用的最佳機(jī)型。4 結(jié)語隨著我國包裝工業(yè)的繁榮發(fā)展，包裝機(jī)械設(shè)備技術(shù)也將得到提升。近年來，復(fù)合材料和其他新型材料不斷研制成功，也促進(jìn)了包裝容器領(lǐng)域中的軟管包裝的需求和應(yīng)用，為了跟進(jìn)企業(yè)和用戶對軟管包裝的需求，研究出來全自動軟管灌裝封尾機(jī)，結(jié)合了先進(jìn)的高新技術(shù)，設(shè)備可靠

18、穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度、高效率、全自動化的現(xiàn)代軟管灌裝封尾技術(shù)，降低了生產(chǎn)成本，為企業(yè)和社會經(jīng)濟(jì)帶來高效益。但是必須指出的是，我國研發(fā)的全自動軟管灌裝封尾機(jī)仍然存在許多缺點(diǎn)，與國外先進(jìn)設(shè)備存在一定的差距，且自主研發(fā)性不強(qiáng)，部分零部件依然需要依靠進(jìn)口國外裝置設(shè)備，如從瑞士原裝進(jìn)口的熱風(fēng)器等。綜上所述，全自動軟管灌裝封尾機(jī)的進(jìn)一步發(fā)展，需要通過不斷的研究，克服現(xiàn)有機(jī)械存在的問題，提高自主研發(fā)能力，學(xué)習(xí)和掌握國外先進(jìn)技術(shù)，開發(fā)出適應(yīng)企業(yè)生產(chǎn)與用戶需求，更為高科技高水平的全自動軟管灌裝封尾機(jī)。參考文獻(xiàn)1 張世榮. 軟管的灌裝和封尾J.包裝與食品機(jī)械,1994(01):9-12.2 趙宏偉,王曉軍,于駿一.機(jī)床再生型切削顫振系統(tǒng)穩(wěn)定性極限預(yù)測J.西南交通大學(xué)學(xué)報(bào),2003(5):547-552.3 徐春生.軟管規(guī)格設(shè)計(jì)方法的研究J.牙膏工業(yè),1999(04):18-